KR20060032217A - 연선, 이 연선을 이용한 코일, 이 코일을 구비한 잡음 필터장치, 및 연선 제조 방법 - Google Patents

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다케하루 요다
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Abstract

본 발명은 대전류에 적합한 공통 모드 코일을 간이하면서 저비용으로 제조하는 것을 과제로 한다. 핀(68, 68)간 길이를 원하는 길이로 조정한 후, 모터(74)의 구동 풀리(76)를 화살표 B 방향으로 회전시킴으로써, 회전축(70)이 회전한다. 이 회전에 의해, 막대형 권취 보빈(64)에 UEW 등의 동선(60)이 감겨져 소정개의 선으로 이루어진 환형의 도체(66)가 제조된다. 그 링형 도체(66)를 권취 보빈(64)으로부터 빼내어 그 양끝을 서로 인장한 상태에서 일단이 타단에 의해 회전되어 연선이 제조된다. 이 연선을 토로이달 코일 등에 감음으로써 대전류에 적합한 공통 모드 코일을 제조할 수 있다.

Description

연선, 이 연선을 이용한 코일, 이 코일을 구비한 잡음 필터 장치, 및 연선 제조 방법{STRANDED WIRE, COIL USING THIS WIRE, NOISE FILTER DEVICE HAVING THIS COIL, AND PRODUCTION METHOD FOR STRANDED WIRE}
본 발명은 연전선, 코어에 연선이 감긴 코일, 잡음 필터 장치, 및 원하는 길이의 연선을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은, 전원(AC 전원 또는 DC 전원)과 이 전원으로부터 전원 코드를 통해 전기가 공급되는 부하 장치 사이에 설치되어, 전원 코드를 통해 부하 장치로부터 전원으로 잡음이 전파되는 것을 저지하며, 또한 전원 코드로부터 방사되는 잡음을 저지하는 잡음 필터 장치, 및 이 잡음 필터 장치에 이용되는 코일[차동 모드(normal-mode) 코일 또는 공통 모드(common-mode) 코일] 등에 적합하게 적용될 수 있다.
종래부터, 모터 등에 급전하는 인버터 장치와 같은 부하 장치와 전원 사이에에는 전도 잡음 또는 방사 잡음의 잡음 발생원이 되는 부하 장치로부터의 잡음을 차단하기 위한 잡음 필터 장치가 삽입되어 있다(특허 문헌 1 참조).
이 잡음 필터 장치는 부하 장치와 전원 사이에 있는 커넥터 라인에 직렬로 삽입되는 코일(차동 모드 코일 또는 공통 모드 코일)을 사용한다.
[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 평10-107571호 공보
발명이 해결하고자 하는 문제
부하 장치가 반도체 제조 장치, 공작 기계, 엘리베이터, 플랜트 설비 등의 고전력 장치를 포함한다면, 코일에는 100 [A]를 넘는 전류가 흐를 수 있다.
그러므로, 도 24에 도시하는 바와 같이, 대전류용 잡음 필터 장치에 이용되는 코일(2)은, 각각의 단면적이 60[mm2]인, 실리콘계의 절연 튜브(6)가 씌여진 면권동선(DCC 선)(4)을 포함하는 전선(8)을 구비하고, 이 전선(8)은 토로이달 코어(10)에 복수회 감겨져 있다. 토로이달 코어(10)의 사이즈는 외직경이 130, 내직경이 100, 두께가 70이다. 이 면권동선(4)을 사용한 종래의 코일(2)은 허용 전류가 약 100 [A]이다. 이 때문에, 허용 전류가 약 300 [A]인 코일을 제조하려면 3개의 전선(8)을 서로에 대해 평행하게 감아(총 단면적 180 [mm2]) 코일을 형성해야 한다. 또한, 코일(2)은 3상 3선식 500 Vac 급의 것이다.
그러나, 전술한 면권동선(4)을 사용한 코일(2)은 전선이 딱딱하고 토로이달 코어(10)에 많은 권수로 감겨질 수 없기 때문에, 약 300 [A]를 초과하는 고전력 장치에 이용되는 코일은 현재 시판되지 않는다.
사실상, 도 24에 도시하는 면권동선(4)은, 각각 직경이 0.12인 40개의 나동선을 하나의 다발로 꼬고 그 꼬인 다발 7개를 다시 하나의 다발로 꼰 다음, 그 다발 19개를 하나로 꼬는 3회의 연선 제조 단계로 형성된 연선이다.
따라서, 다발 연선(bundled stranded)을 제조해야 한다. 도 25에 도시한 바와 같이, 그러한 다발 연선은 40개의 보빈(30)(다발 연선을 구성하는 동선의 개수와 같은 수)으로부터의 나동선(32)을 끌어 내어, 연선 공정부(34)에서 40개의 동선을 꼬아서 만들어진 다발 연선(36)을 권취 보빈(38)에 감음으로써 제조된다.
다발 연선(36)을 제조하는 경우에, 다발 연선(36)을 구성하는 동선의 수와 같은 수의 보빈(30)의 재고가 필요하다. 그렇기 때문에, 보빈(30)을 위한 보관 공간이 커지고 제조 설비도 대규모가 된다. 더욱이, 필요한 다발 연선(36)의 수만큼의 많은 권취 보빈(38)을 보관하는 공간도 필요하게 된다. 또한, 긴 연선에 절연 튜브(6)를 씌우는 공정도 매우 복잡하고 비용이 많이 든다.
결과적으로, 도 24에 도시한 면권동선(4)을 사용한 종래의 코일(2)은 허용 전류가 약 300 [A] 이하의 장치에 이용되도록 제한되며, 제조 비용이 고가라는 결점이 있다.
도 26은 약 300 [A]를 초과하는 고전력 장치용 코일(12)을 모식적으로 나타내고 있다. 이 코일(12)은 인덕턴스치 상승을 위해 평행 배치된 3개의 토로이달 코어(14, 16, 18)의 개구에 동판 형태의 3개의 버스바(20, 22, 24)가 통과하는 구조를 갖는다. 이 버스바(20, 22, 24)를 사용한 코일(12)은 약 400 [A]를 초과하는 고전력 장치에 이용될 수 있다.
그러나, 이 버스바(20, 22, 24)를 사용한 코일(12)과 전술한 면권동선(4)을 사용한 코일(2)은 도체가 굵고 딱딱하기 때문에 후술하는 다양한 문제가 발생한다.
첫째, 코어에 코일을 감기 어렵기 때문에, 인덕턴스치가 낮고, 코일은 고주파 차단 기능이 낮아진다.
둘째, 필요한 인덕턴스치를 갖는 코일은 사이즈가 커진다.
셋째, 필요한 인덕턴스치를 갖는 코일의 제조 비용이 상승한다.
본 발명은 이러한 다양한 문제를 고려하여 이루어졌다. 본 발명의 목적은 대전류에서 사용될 수 있는 비교적 가는 전선을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 대전류에서 사용될 수 있고, 인덕턴스치를 용이하게 높일 수 있는 코일을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대전류에서 사용될 수 있는 잡음 필터 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대전류에서 사용될 수 있는 연전선(연선)을 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대전류에서 사용될 수 있는 코일에 이용되는 연선을 용이하게 제조하는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
문제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 따른 전선은 각각 직경이 0.4 내지 1.6의 범위에 있는 동선을 10개 내지 20,000개의 다발로 갖고, 총 단면적이 10 내지 10,000 [mm2]의 범위에 있는 연선을 포함하며, 이 연선은 한번의 연선 제조 단계로 제조된다. 이 전선은 종래 기술에는 없는 것이며, 종래의 50 [A] 내지 약 300 [A]의 범위는 물론, 400 [A]를 초과하는 허용 정격 전류를 갖는다.
예컨대, 50 [A]용 전선은, 각각의 직경 1.2, 개수 11개, 총 단면적 12.4 [mm2]의 동선, 또는 각각의 직경 0.4, 개수 105개, 총 단면적 13.2 [mm2]의 동선을 갖는다. 또한, 400 [A]용 전선은, 각각의 직경 1.0, 개수 500개, 총 단면적 392.8 [mm2]의 동선, 또는 각각의 직경 0.4, 개수 3200개, 총 단면적 402.2 [mm2]의 동선을 갖는다. 이들 전선은 대전류에서 사용될 수 있으며, 비교적 가는 전선이다.
각각의 동선은 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 한 종류의 동선, 또는 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 2종류를 혼합한 동선, 또는 상기 적어도 한 종류의 동선 또는 적어도 2종류를 혼합한 동선에 자기 융착 코팅이 도포된 자기 융착선을 포함한다.
자속을 통과시키는 코어에 감긴 전술한 전선을 포함하는 코일은 비교적 부드럽다. 그렇기 때문에, 전선을 코어에 용이하게 감을 수 있어, 대전류에서 사용될 수 있는 인덕턴스치가 높은 코일을 제조할 수 있다. 코어의 형상은 토로이달 코어, 사각형 코어, 분할 사각형(division rectangular) 코어 등일 수 있다.
코일의 코어는 변압기에 이용되는 코어, 차동 모드 코일(단상 1선식 코일)에 이용되는 코어, 및 공통 모드 코일(단상 2선식 코일, 단상 3선식 코일, 3상 3선식 코일, 3상 4선식 코일)에 이용되는 코일 중 어느 하나일 수 있다. 코일은 전원 변압기 또는 잡음 필터 장치에 이용되는 것이 좋다. 즉, 고주파 특성이 양호하고 사이즈가 소형인 전원 변압기(스위칭 전원 변압기를 포함), 또는 고주파 차단 특성이 양호한 잡음 필터 장치를 제조하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 원하는 길이의 연선을 제조하는 방법은 보빈으로부터의, 직경이 0.4 내지 1.6의 범위에 있는 동선을 권취 수단에 감아 링형 도체를 제조하는 감는 단계와, 상기 링형 도체를 개구 안에서부터 양측으로 인장하여 원하는 길이의 연선에 대응하는 길이를 갖는 다수개의 선으로 이루어진 다발을 제조하는 다발 제조 단계와, 상기 다발의 양끝을 인장하고, 그 양끝 중 적어도 한쪽 끝을 회전시켜 연선을 제조하는 연선 제조 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면, 대전류에서 사용될 수 있는 전선(연선)을 용이하게 제조할 수 있고, 대전류에서 사용될 수 있는 코일에 이용되는 전선(연선)을 용이하게 제조할 수 있다.
상기 감는 단계에서의 권취 수단은 권취 보빈을 포함할 수 있다. 이 권취 보빈이 원하는 길이를 얻기 위해 가변 길이를 갖는 막대형 보빈, 원하는 길이를 얻기 위해 가변 직경을 갖는 디스크형 보빈, 또는 원하는 길이를 얻기 위해 회전축간 길이가 가변인 벨트 컨베이어형 보빈 중 어느 하나를 포함한다면, 원하는 길이를 갖는 전선(연선)을 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 상기 감는 단계에서의 권취 수단은 한 평면 상에서 링(직사각형 링, 원형 링, 타원형 링 등)을 그리는 움직임을 반복하여 보빈으로부터의 동선을 풀어서 링형 도체를 제조할 수 있는 수단을 포함할 수 있다. 양호하게는, NC XY 2축 로봇을 권취 수단으로서 이용하는 것이 좋다.
상기 다발 제조 단계 및 연선 제조 단계에서는, 상기 링형 도체 중 적어도 한쪽 끝을 훅으로 걸어 인장하고, 그 훅을 회전시켜 연선을 제조하거나, 링형 도체 중 적어도 한쪽 끝을 리테이너로 끼우고, 이 리테이너를 회전시켜 연선을 제조한다. 따라서, 연선을 용이하게 제조할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 제조 방법에 있어서, 각각의 동선은 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 한 종류의 동선, 또는 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 2종류를 혼합한 동선, 또는 상기 적어도 한 종류의 동선 또는 적어도 2종류를 혼합한 동선에 자기 융착 코팅이 도포된 자기 융착선을 포함하는 것이 좋다.
또한, 이 방법은 연선 제조 단계 후에, 그 제조된 연선의 풀림을 방지하는 풀림 방지 단계를 더 포함할 수 있다. 이 풀림 방지 단계는, 각각의 동선이 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 어느 하나를 포함한다면 상기 연선을 테이프 또는 끈으로 고정하고, 각각의 동선이 열에 의해 접착될 수 있는 자기 융착선을 포함한다면 상기 연선을 가열하여 고정하며, 각각의 동선이 용제에 의해 접착될 수 있는 자기 융착선을 포함한다면 상기 연선에 용제를 부착하여 고정하는 단계를 포함한다. 따라서, 어떤 경우에도 연선의 풀림을 용이하게 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전선의 도면이다.
도 2는 링형 도체를 제조하기 위한 막대형 권취 보빈을 구비하는 권취 장치의 정면도이다.
도 3은 도 2에 도시한 권취 장치(감기 전)의 사시도이다.
도 4는 도 2에 도시한 권취 장치(김은 후)의 사시도이다.
도 5는 막대형 권취 보빈의 개념도이다.
도 6은 훅을 이용하여 다발선을 꼬는 공정을 설명하는 도면이다.
도 7은 평판형 리테이너를 이용하여 다발선을 꼬는 공정을 설명하는 도면이다.
도 8은 전선(연선)의 제조 방법을 나타내는 도면이다.
도 9는 2개의 보빈으로부터의 동선을 감는 구성을 나타내는 도면이다.
도 10은 링형 도체를 제조하기 위한 디스크형 권취 보빈을 구비한 권취 장치의 정면도이다.
도 11은 도 10에 도시한 권취 장치(감기 전)의 사시도이다.
도 12는 도 10에 도시한 권취 장치(감은 후)의 사시도이다.
도 13은 디스크형 권취 보빈의 개념도이다.
도 14는 링형 도체를 제조하기 위한 벨트 컨베이어형 권취 보빈을 구비하는 권취 장치의 정면도이다.
도 15는 도 14에 도시한 권취 장치(감기 전)의 사시도이다.
도 16은 도 14에 도시한 권취 장치(감기 후)의 사시도이다.
도 17a는 권취 개시 시에 연선 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 17b는 권취 중인 연선 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 17c는 연선 제조 시에 연선 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 17d는 연선을 빼낸 연선 제조 장치를 나타내는 도면이다.
도 18은 이동축 선단부의 확대도이다.
도 19는 링을 그리는 움직임을 나타내는 도면이다.
도 20은 본 발명의 실시예에 따른 전선으로부터 제조된 공통 모드 코일을 나타내는 도면이다.
도 21은 본 발명의 실시예에 따른 공통 모드 코일을 사용한 잡음 필터 장치를 나타내는 도면이다.
도 22는 본 발명의 실시예에 따른 전선으로부터 제조된 차동 모드 코일을 나타내는 도면이다.
도 23은 본 발명의 실시예에 따른 전선으로부터 제조된 변압기를 나타내는 도면이다.
도 24는 면권동선을 사용한 종래의 공통 모드 코일을 나타내는 도면이다.
도 25는 종래의 다발 연선 제조 장치의 개략도이다.
도 26은 버스바를 사용한 종래의 공통 모드 코일을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시예에 따른, A. 전선(연선), B. 전선(연선) 제조 방법, C. 전선(연선)을 사용한 코일 등에 관해서 도면을 참조하여 설명한다. A.에서 설명하는 전선은 사실상 B.의 연선 제조 방법에 의해 제조된다. 그러나, 편의상, 먼저 A.의 전선(연선)에 관해서 설명한다.
A. 전선(연선)의 설명
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전선(연선)(50)의 구성을 나타내고 있다. 전선(50)은 각각 직경이 0.4 내지 1.6의 범위 내에 있는 동선(60)을 10 내지 20,000개 다발로 포함하고, 총 단면적이 10 내지 10,000 [mm2]의 범위에 있는 연선(후술하는 바와 같이, 한번의 연선 제조 공정으로 형성된 연선)의 형태를 갖는다. 이 전선은 종래에는 없는 전선이며, 종래의 50 [A] 내지 약 300 [A]의 범위는 물론, 400 [A]를 초과하는 허용 정격 전류를 갖는다.
예컨대, 50 [A]용 전선은, 각각의 직경이 1.2, 개수 11개, 총 단면적 12.4[mm2]의 동선, 또는 각각의 직경 0.4, 개수 105개, 총 단면적 13.2 [mm2]의 동선을 갖는다.
또한, 400 [A]용 전선은, 각각의 직경 1.0, 개수 500개, 총 단면적 392.8 [mm2]의 동선, 또는 각각의 직경 0.4, 개수 3200개, 총 단면적 402.2 [mm2]의 동선을 갖는다.
더욱이, 150 [A]용 전선은, 각각의 직경 1.2, 개수 100개, 총 단면적 113.2 [mm2]의 동선을 갖는다.
전선(연선)(50)은 풀리지 않도록 그 양끝과 필요에 따른 위치에서 수지제의 끈형 패스너(fastener)(52)로 고정된다. 또한, 전선(연선)(50)은 패스너(52) 대신에 접착 테이프로 고정될 수 있다. 또한, 전선(연선)(50)의 선단부에는 땜납(54)이 부착되어 있다.
전선(연선)(50)에 이용된 동선(60)은 나동선, 주석 등이 도금된 동선, 또는우레탄, 폴리에스테르 등의 절연 코팅이 도포된 동선(UEW선, PEW선 등)인 것이 좋 다. 나동선 또는 도금된 동선을 포함하는 전선(연선)(50)은 절연 코팅이 박리될 필요가 없기 때문에, 단축된 공정으로 제조될 수 있다.
용도에 따라 동선(60)은 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선(60) 중 어느 하나에 자기 융착 코팅이 도포된 자기 융착선일 수 있다. 자기 융착선은 열에 의해 서로 접착되는 선이거나 용제에 의해 서로 접착되는 선일 수 있다. 자기 융착선으로 구성된 전선(연선)(50)은 풀리지 않게 된다.
더욱이, 동선(60)은 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 2종류를 혼합한 동선을 포함할 수 있거나, 또는 적어도 한 종류의 동선 또는 적어도 2종류를 혼합한 동선에 자기 융착 코팅이 도포된 자기 융착선을 포함할 수 있다.
전술한 전선(연선)(50)의 제조 방법에 관해서 설명하기로 한다.
B. 전선(연선)의 제조 방법의 설명
실시예 1: 가변 길이의 막대형 보빈을 권취 보빈(권취 수단)으로서 이용하는 연선 제조 방법.
도 2는 단일 보빈(동선이 감긴 드럼이라고 함)(62)으로부터의, 전술한 동선(60) 중 어느 하나의 동선(60)을 막대형 권취 보빈(64)에 감아서 링형 도체(66)를 제조하는 권취 장치(58)의 정면을 도시하고 있다. 보빈(62)은 도시 생략된 고정축 상에 회전 가능하게 설치된다.
도 3은 링형 도체(66)를 제조하기 직전의 권취 장치(58)의 사시도이다.
도 2와 도 3에 도시하는 바와 같이, 막대형의 권취 보빈(64)은 바닥에 고정 설치된 지지대(69)의 일단측에 설치된 회전축(70)과, 이 회전축(70) 상에 일체형으로 설치된 판(71)과, 이 판(71)에 설치되어 있으며 판(71)의 길이 방향으로 이동 가능한 2개의 핀(68)을 포함한다. 핀(68)의 위치가 판(71)의 길이 방향으로 변할 때, 링형 도체(66)의 길이를 원하는 길이로 조절할 수 있다. 회전축(70)의 중심으로부터 각 핀(68)까지의 길이는 회전 시에 회전축(70)이 흔들리는 것을 방지하기 위해 서로 같은 길이인 것이 좋다.
회전축(70)은 종동 풀리(driven pulley)(72)와 동축 상에 일체형으로 고정되어 있다. 바닥에 고정된 회전 액츄에이터인 전동 모터(74)의 구동 풀리(76)와 종동 풀리(72) 사이에는 동력 전달용 벨트(80)가 걸쳐져 있다.
도 4에 도시하는 바와 같이, 핀(68)간 길이가 원하는 길이로 고정된 후, 전동 모터(74)의 구동 풀리(76)를 화살표 B 방향으로 회전시킴으로써 회전축(70)이 화살표 A 방향으로 회전한다. 이 회전은 소정의 회전수(소정의 선 수의 1/2)가 되었을 때에 정지한다. 이에 따라 소정의 권선수의 링형 도체(66)가 제조된다.
도 2 내지 도 4에서는 회전축(70)이 벨트(80)에 의해 회전된다. 그러나, 회전축(70)은 회전 액츄에이터에 의해 직접 회전하거나, 기어를 통해 회전할 수 있다. 전술한 바대로 링형 도체(66)가 제조될 수 있다.
또한, 도 5에 개념을 도시하는 바와 같이, 막대형 보빈(64)은 회전축(70A)과, 이 회전축(70A)과 직교하여 양측으로 연장되는 가변 길이의 막대부(64B)을 갖는 막대형 권취 보빈(64A)을 포함한다면, 그 구조는 임의의 것일 수 있다.
권취 장치(58)에 의해 제조된 링형 도체(66)를 막대형 보빈(64)의 핀(68)으 로부터 빼내고, 개구(82)(도 2와 도 4 참조) 안에서부터 양측으로 인장함으로써, 원하는 길이의 연선에 대응하는 길이를 갖는 원하는 수의 선 다발을 제조할 수 있다.
도 6은 링형 도체(66)를 개구(82) 안에서부터 훅(88, 89)에 의해 양 외측으로 인장하여, 그 도체를 원하는 만큼의 많은 선의 다발(66B)로 꼬는 연선 제조 장치(90)를 도시하고 있다.
다발(66B)은 한쪽 단부가 고정 블록(81)에 설치된 고정 훅(89)에 걸리고, 다른 쪽 단부가 화살표 방향으로 회전 가능한 전동 모터(84)의 회전축(86)에 고정된 회전 훅(88)에 걸려 있다. 고정 훅(89)과 회전 훅(88)간의 거리는 다발(66B)의 길이에 대응하도록 가변적이다.
도 6에서, 전동 모터(84)의 회전축(86)이 회전함으로써 회전 훅(88)이 회전하여 다발(66B)에 꼬임이 생긴다. 회전축(86)이 소정 횟수 회전하였다면 전동 모터(84)의 회전을 정지시킴으로써, 원하는 만큼 많은 꼬임 수를 가진 연선이 제조된다. 또한, 고정 훅(89)을 회전 훅으로 하여 화살표 방향과 역방향으로 회전시키면, 연선의 제조 시간을 단축할 수 있다.
연선을 훅(88, 89)으로부터 빼낸다. 그리고, 도 1에 도시하는 바와 같이, 연산이 풀리지 않도록 수지제의 끈형 패스너(52) 또는 접착 테이프로 그 연선의 양끝 및 필요에 따른 위치가 고정된다. 그런 다음, 연선의 선단부에 땜납(54)을 부착함으로써, 원하는 전선(연선)(50)이 제조된다.
동선(60)이 열로 접착될 수 있는 자기 융착선이라면, 훅(88, 89)으로부터 연 선을 빼낸 다음, 오븐 등의 항온조에 일정 온도로 소정 시간 방치하여 동선(60)을 서로 접착시킴으로써 전선(연선)(50)의 풀림 발생을 방지할 수 있다. 또한, 훅(88, 89)으로부터 연선을 빼낸 후에, 동선(60)에 용제를 분무하거나, 또는 동선(60)을 용제 중에 담갔다가 빼냄으로써 용제로 동선(60)을 서로 접착하여 전선(연선)(50)의 풀림 발생을 방지할 수 있다.
도 7은 다른 연선 제조 장치(92)의 구성을 도시하고 있다. 이 연선 제조 장치(92)는 연선 제조 장치(90)의 회전 훅(88)을 리테이너인 회전 누름 평판(98)으로 대체하고 고정 훅(89)과 고정 블록(81)을 리테이너인 고정 누름 평판(99)과 고정 블록(81A)으로 대체한 점에서, 도 6에 도시한 연선 제조 장치(90)와 다르다. 링형 도체(66)는 그 양끝이 나사(102, 104)에 의해 누름 평판(98, 99)에 고정되어 있고, 회전 누름 평판(98)은 전동 모터(84)에 의해 회전됨으로써 연선이 제조된다.
도 8은 전술한 B.의 전선(연선) 제조 방법의 단계를 나타내는 도면이다. 이 전선(연선)의 제조 방법은 보빈(62)으로부터의, 직경이 0.4 내지 1.6의 범위 내에 있는 동선(60)을 권취 보빈(64)에 감아 링형 도체(66)를 제조하는 감는 단계(S1)와, 링형 도체(66)를 개구(82) 등의 안에서부터 양측으로 인장하여 원하는 길이의 연선에 대응하는 길이를 갖는 다수 선의 다발(66B)을 제조하는 다발 제조 단계(S2)와, 다발(66B)의 양끝을 인장하여 그 양끝 중 적어도 한쪽 끝을 회전시킴으로써 원하는 길이의 연선을 제조하는 연선 제조 단계(S3)를 기본 단계로서 갖는다.
이 기본 단계를 실시하여 연선을 제조한다. 이런 식으로, 대전류에서 사용될 수 있는 전선(연선)을 한번의 연선 제조 단계(S3)로 용이하게 제조할 수 있다.
권취 장치(58)는 단일 보빈(62)으로부터의 동선(60)을 감는 구성을 가질 수 있다. 따라서, 종래 기술로서 도 25를 참조하여 설명한 바와 같이, 연선을 구성하는 선의 개수와 같은 수의 많은 보빈(30)을 사용할 필요가 없다. 권취 장치 자체의 구조가 간단해지며, 전선(연선)을 제조하는데 필요한 공간과 비용(권취 장치 및 연선의 비용)을 대폭 저감할 수 있다.
본 발명에 있어서, 감는 단계(S1)에 이용된 보빈(62)을 단일 보빈으로 한정할 필요는 없다. 예컨대 도 9에 도시하는 바와 같이, 동선을 서로 평행하게 감기 위해 2개(또는 그 이상)의 보빈(62)을 준비하면, 감는 시간을 반으로 단축할 수 있다. 따라서, 본 발명에 따르면, 링형 도체(66)는 연선을 구성하는 선의 수보다 작은 수의 보빈(62), 즉 적어도 하나의 보빈(62)으로 제조될 수 있다.
또한, 동선(60)이 나동선, 나동선의 도금선, 또는 절연 코팅된 동선 중 어느 하나라면, 연선은 테이프 또는 끈형 패스너(52)에 의해 고정한다. 또한, 동선(60)이 열로 접착될 수 있는 자기 융착선이라면, 연선은 가열 처리로 고정된다. 동선(60)이 용제에 의해 접착될 수 있는 자기 융착선이라면, 연선은 용제를 도포함으로써 고정된다. 이와 같이, 연선 제조 단계(S3) 다음에는 풀림 방지 단계(S4)를 수행하는 것이 좋다. 그 결과, 풀림이 방지된 연선을 얻을 수 있다.
다발 제조 단계(S2)의 다른 실시예를 후술하기로 한다. 또한, 이하에 참조하는 도면에서 도 1 내지 도 9에 도시한 것과 동일하거나 대응하는 것에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명은 생략한다.
실시예 2: 가변 직경의 디스크형 보빈을 권취 보빈으로서 이용하는 연선 제 조 방법.
도 10은 단일 보빈(62)으로부터의 동선(60)을 디스크형 권취 보빈(권취 수단)(164)에 감음으로써 링형 도체(166)를 제조하는 권취 장치(158)의 정면도를 나타내고 있다.
도 11은 링형 도체(166)를 제조하기 전의 권취 장치(158)의 사시도이다.
도 10과 도 11에서, 디스크형 보빈(164)은 지지대(69)의 일단측에 설치된 회전축(70)과, 이 회전축(70)에 일체형으로 설치된 디스크형 판(171)과, 이 디스크형 판(171)에 설치되어 디스크형 판(171)의 직경 방향으로 이동 가능한 4개의 핀(168)을 포함한다. 핀(168)의 위치가 상기 판(171)의 직경 방향으로 변할 때, 링형 도체(166)의 길이를 원하는 길이로 조절할 수 있다. 회전축(70)의 중심에서부터 각 핀(168)까지의 길이는 회전 시에 회전축(70)이 흔들리는 것을 방지하기 위해 서로 같은 길이인 것이 좋다.
회전축(70)은 종동 풀리(72)와 동축 상에 일체형으로 고정되어 있다. 전동 모터(74)의 구동 풀리(76)과 종동 풀리(72) 사이에는 동력 전달용 벨트(80)가 걸쳐져 있다.
도 12에 도시한 바와 같이, 핀(168)이 각각의 원하는 위치에 고정된 후, 전동 모터(74)의 구동 풀리(76)를 화살표 B 방향으로 회전시킴으로써 회전축(70)이 화살표 A 방향으로 회전한다. 이 회전은 축의 회전수가 소정 수(소정의 선 수의 1/2)가 되었을 때 정지한다. 이에 따라 소정 권선 수를 가진 링형 도체(166)가 제조된다.
도 13에 개념을 도시한 바와 같이, 디스크형 보빈(164)은 회전축(70A)과 가변 직경의 디스크(171A)를 갖는 디스크형 보빈(164A)을 포함한다면, 그 구조는 임의의 것일 수 있다.
권취 장치(158)에 의해 제조된 링형 도체(166)를 디스크형 보빈(164)에서 빼내고, 개구(182)(도 10과 도 12 참조)의 안에서부터 양측으로 인장함으로써, 원하는 길이의 연선에 대응하는 길이를 갖는 원하는 만큼의 많은 선의 다발을 제조할 수 있다.
이하, 전술한 연선 제조 단계(S3)과 풀림 방지 단계(S4)을 수행함으로써, 원하는 길이의 전선(연선)을 제조할 수 있다.
다발 제조 단계(S2)의 또 다른 실시예에 대해 후술한다.
실시예 3: 축간 길이가 가변적인 벨트 컨베이어형 보빈을 권취 보빈(권취 수단)으로서 이용하는 연선 제조 방법.
도 14는 단일 보빈(62)으로부터의 동선(60)을 벨트 컨베이어형 보빈(264)에 감음으로써 링형 도체(266)를 제조하는 권취 장치(258)의 정면도를 나타내고 있다.
도 15는 링형 도체(266)의 제조 전의 권취(감기) 장치(258)의 사시도를 나타내고 있다.
도 14와 도 15에 도시하는 바와 같이, 벨트 컨베이어형 보빈(264)은 2개의 풀리(281, 282)를 구비한다. 양 풀리(281, 282) 간의 길이를 변경하기 위해서, 어느 한쪽 또는 양쪽 풀리(281, 282)를 서로 근접하는 방향 또는 멀어지는 방향으로 이동시킴으로써, 링형 도체(266)의 길이를 원하는 길이로 조절할 수 있다.
도 16에 도시한 바와 같이, 풀리(281, 282) 간의 길이를 원하는 길이로 고정한 후, 전동 모터(74)의 구동 풀리(281)를 화살표 B 방향으로 회전시킴으로써 종동 풀리(282)가 화살표 A 방향으로 회전한다. 이 회전은 축의 회전수가 소정 수(소정개의 선 수의 1/2)가 되었을 때 정지한다. 이에 따라 소정의 권수를 가진 링형 도체(266)를 제조할 수 있다. 이 벨트 컨베이어형 보빈(264)에서는 링형 도체(266)가 전달 벨트를 겸용하고 있다.
전술한 방식대로 링형 도체(266)를 제조할 수 있다. 링형 도체(266)를 권취 장치(258)로 제조한 후, 이 링형 도체(266)를 풀리(281, 282)로부터 빼내고, 개구(283)(도 14와 도 16 참조) 안에서부터 양측으로 인장함으로써, 원하는 길이의 연선에 대응하는 길이를 갖는 원하는 만큼 많은 선의 다발을 제조할 수 있다.
이하, 전술한 연선 제조 단계(S3)와 풀림 방지 단계(S4)를 수행함으로써 원하는 길이의 전선(연선)을 제조할 수 있다.
도 17a 내지 도 17d는 권취 보빈(64) 등을 대신하여 권취 수단으로서 XY 2축 로봇(400)을 이용해 전선(연선)을 제조하는 연선 제조 장치(402)의 구성 및 제조 방법을 도시하고 있다.
이 연선 제조 장치(402)는 도시 생략한 제어반에 설치된 NC 프로그램에 의해 동작이 제어되는 XY 2축 로봇(400)과, X축 방향으로 연장하는 고정축(404)과, 이 고정축(404) 상에 설치되어 있으며 X축 방향 및 이 X축 방향과 직교하는 Y축 방향으로 이동하는 이동축(406)을 갖는다. 이동축(406)의 측면에는 동선(60)을 안내하는 풀리(408)가 부착되어 있다. 또한, 이동축(406)의 측면 선단부에는 노즐형 관 (410)이 설치되어 있다.
도 18은 관(410)이 설치된 이동축(406) 선단부의 확대도를 도시하고 있다.
이 연선 제조 장치(402)는 보빈(62)으로부터 풀어져 2개의 풀리(408)에 의해 안내된 동선(60)이 관(410) 내의 좁은 구멍을 통과하여 훅(412, 414) 사이에 감기도록 구성되어 있다.
훅(412)은 개구단(훅의 홈부)(413)이 수직으로 위쪽을 향하고 있다. 훅(412)은 제어반에 의해 X축 방향으로 이동하고, 위치 결정 가능한 베이스(416)에 고정된다. 베이스(416)가 X축 방향으로 이동하여 소정 위치로 고정됨으로써, 연선 제조 장치(402)는 원하는 길이를 갖는 링형 도체(466)를 제조할 수 있다.
훅(414)은 베이스(420)에 고정된 모터(422)에 의해 회전될 수 있다. 훅(414)이 동선(60)을 감기 시작할 때, 감는 중일 때, 감기 종료할 경우에, 훅(414)의 개구단(훅의 홈부)(415)은 수직으로 위쪽을 향하게 된다. 또한, 모터(422)도 제어반에 의해 제어된다.
도 17a에 도시한 바와 같이, 훅(412, 414)의 위치가 고정되어 있고 개구단(413, 415)이 수직으로 위쪽으로 향한 상태에서, 동선(60)이 훅(412, 414)에 걸쳐진다. 이후, 도 19에 도시하는 바와 같이, 소정의 권선수를 갖는 링형 도체(466)를 제조하기 위해, 관(410)의 동선 출구단(수직 방향 하단)은 한 평면 상에서, 링(450)을 그리는 움직임을 반복하여 보빈(62)으로부터 동선(60)을 풀어서 링형 도체(466)를 제조한다. 또한, 링(450)은 직사각형에 한정되지 않고, 원형, 타원형, 마름모형 등이 선택된다.
도 17b는 링형 도체(466)를 제조 중인 연선 제조 장치(402)를 나타낸다. 도 17c는 링형 도체(466)의 제조가 종료된 연선 제조 장치(402)를 나타내고 있다.
이후, 도 17c에 도시하는 바와 같이, 훅(414)이 전동 모터(422)에 의해 소정 횟수로 회전할 때, 전동 모터(422)의 회전을 정지시킴으로써, 소정 수의 꼬임을 갖는 연선을 제조할 수 있다.
도 17d에 도시하는 바와 같이, 훅(412, 414)으로부터 연선(467)을 빼낸다. 그리고, 도 1에 도시한 바와 같이, 연선은 풀리지 않도록 그 양끝 및 필요에 따른 위치에서 수지제의 끈형 패스너(52) 또는 접착 테이프를 이용하여 고정된다. 그 후에, 그 연선의 선단부에 땜납(51)을 부착함으로써 도 1에 도시한 원하는 전선(연선)(50)을 제조할 수 있다.
C. 전선(연선)을 사용한 코일 등의 설명
도 20은 도 24에 도시하는 바와 같이, 외직경이 130, 내직경이 100, 두께가 70인, 자속을 통과시키는 토로이달 코어(10)와, 본 발명의 실시예에 따른 제조 방법으로 제조된 500개의 UEW선을 각각 포함하는 3개의 전선(50)을 포함하는 잡음 필터 장치에 이용되는 공통 모드 코일(300)을 도시하고 있으며, 각각의 UEW선은 직경이 1.0, 총 단면적이 392.8 [mm2]이며, 각각의 전선(50)은 트로이달 코더(10)에 복수회 감겨져 있다.
이 공통 모드 코일(300)의 허용 전류는 약 400 [A]이고, 3상 3선식 500 Vac 급의 것이다.
공통 모드 코일(300)은 도 24에 도시한 면권도선을 각각 포함하는 전선(8)을 이용한 코일(2)에 비교하여 도체가 유연하고, 연선, 즉 집합한 도체가 가늘어진다. 그렇기 때문에, 자성체 코어(10)에 권수를 증가시킬 수 있다. 이 때문에, 인덕턴스치를 증가시키는 것이 용이하고, 고주파 잡음의 감쇠량을 증가시킬 수 있다.
또한, 권수를 증가시킬 수 있기 때문에 인덕턴스치를 크게 할 수 있다. 도 26에 도시하는 버스바(20, 22, 24)를 이용하여 코일(12)을 구비하는 잡음 필터 장치와 같이 토로이달 코어(14, 16, 18)를 중첩할 필요가 없다.
그 결과, 도 21에 도시한 바와 같이, 케이스(311)와, 입력 단자(305, 306, 307)와, 출력 단자(308, 309, 310)와, 공통 모드 코일(300)과, X 커패시터 블록(302)과, Y 커패시터 블록(304)을 포함하는 잡음 필터 장치(320)의 소형화, 경량화, 저비용화, 및 고주파 차단 기능의 고성능화를 동시에 달성할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 전선(50)은 공통 모드 코일(300) 이외에도, 도 22에 도시하는 바와 같이, 코어(10)에 1개의 전선(50)을 복수회 감은 차동 모드 코일(322)에 응용할 수 있다. 또한, 전선(50)은 도 23에 도시한 바와 같이, 코어(298)에 1차 권선(50A)과 2차 권선(50B)을 감은 변압기(324)로도 응용할 수 있다.
본 발명에 따르면, 대전류에서 사용이 가능한 전선(연선), 대전류에서 사용이 가능하고 인덕턴스치가 높은 코일, 및 대전류에서 사용이 가능한 잡음 필터 장치가 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 대전류에서 사용이 가능한 연선을 용이하게 제조할 수 있는 연선 제조 방법이 제공된다.
또한, 본 발명에 따르면, 대전류에서 사용이 가능한 코일에 사용되는 연선을 용이하게 제조할 수 있는 연선 제조 방법이 제공된다.

Claims (11)

  1. 각각 직경이 0.4 내지 1.6 범위 내에 있는 동선(60)을 10개 내지 20,000개 다발로 갖고 총 단면적이 10 내지 10,000 [mm2]의 범위에 있는 연선(50)을 포함하는 전선으로서, 상기 연선은 한번의 연선 제조 공정으로 제조되는 것인 전선.
  2. 제1항에 있어서, 상기 동선은 각각,
    나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 한 종류의 동선, 또는
    상기 나동선, 상기 나동선의 도금선, 및 상기 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 2종류를 혼합한 동선, 또는
    상기 적어도 한 종류의 동선에 또는 상기 적어도 2종류를 혼합한 동선에 자기 융착 코팅이 도포된 자기 융착선
    을 포함하는 것인 전선.
  3. 자속을 통과시키는 코어(10)에 감긴, 청구항 제1항 또는 제2항에 기재한 전선을 포함하는 코일.
  4. 제3항에 있어서, 상기 코어는 변압기에 이용되는 코어, 차동 모드 코일에 이 용되는 코어, 및 공통 모드 코일에 이용되는 코어 중 어느 하나를 포함하는 것인 코일.
  5. 자속을 통과시키는 코어(10)에 감긴, 청구항 제1항 또는 제2항에 기재된 전선을 구비한 공통 모드 코일(300)을 포함하는 잡음 필터 장치.
  6. 원하는 길이의 연선을 제조하는 방법으로서,
    보빈(60)으로부터 직경이 0.4 내지 1.6의 범위에 있는 동선(60)을 권취 수단에 감아 링형 도체(66)를 제조하는 감는 단계(S1)와;
    상기 링형 도체를 개구(82) 안에서부터 양측으로 인장하여 상기 원하는 길이의 연선에 대응하는 길이를 갖는 다수개의 선의 다발(66B)을 제조하는 다발 제조 단계(S2)와;
    상기 다발의 양끝을 인장하여 그 양끝 중 적어도 한쪽 끝을 회전시킴으로써 연선을 제조하는 연선 제조 단계(S3)
    를 포함하는 연선 제조 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 감는 단계에서의 상기 권취 수단은 권취 보빈을 포함하고, 상기 권취 보빈은 상기 원하는 길이를 얻기 위해 길이가 가변인 막대형 보빈(64)과, 상기 원하는 길이를 얻기 위해 직경이 가변인 디스크형 보빈(164), 및 상기 원하는 길이를 얻기 위해 축간 길이가 가변인 벨트 컨베이어형 보빈(264) 중 어 느 하나를 포함하는 것인 연선 제조 방법.
  8. 제6항에 있어서, 상기 감는 단계에서의 상기 권취 수단은 한 평면 상에서 링(450)을 그리는 움직임을 반복하여 상기 보빈으로부터 상기 동선을 풀어서 링형 도체를 제조하는 수단을 포함하는 것인 연선 제조 방법.
  9. 제6항에 있어서, 상기 다발 제조 단계와 연선 제조 단계에서, 상기 링형 도체의 적어도 한쪽 끝이 훅(88)(89)에 걸려 인장되고, 상기 훅(88)이 회전함으로써 상기 연선이 제조되거나, 또는 상기 링형 도체의 적어도 한쪽 끝이 리테이너에 의해 끼워지고, 상기 리테이너가 회전함으로써 상기 연선이 제조되는 것인 연선 제조 방법.
  10. 제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 동선은 각각,
    나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 한 종류의 동선, 또는
    상기 나동선, 상기 나동선의 도금선, 및 상기 절연 코팅이 도포된 동선 중 적어도 2종류를 혼합한 동선, 또는
    상기 적어도 한 종류의 동선 또는 상기 적어도 2종류를 혼합한 동선에 자기 융착 코팅이 도포된 자기 융착선을 포함하는 것인 연선 제조 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 연선 제조 단계 후에, 그 제조된 연선의 풀림을 방지하는 풀림 방지 단계(S4)를 더 포함하고, 상기 풀림 방지 단계(S4)는,
    상기 동선이 나동선, 나동선의 도금선, 및 절연 코팅이 도포된 동선 중 어느 하나를 포함한다면, 상기 연선을 테이프 또는 끈으로 고정하며,
    상기 동선이 열로 접착될 수 있는 자기 융착선을 포함하면, 상기 연선을 가열하여 고정하고,
    상기 동선이 용제로 접착될 수 있는 자기 융착선을 포함하면, 상기 연선에 용제를 부착하여 고정하는 것인 연선 제조 방법.
KR1020067002835A 2003-08-13 2004-08-05 연선, 이 연선을 이용한 코일, 이 코일을 구비한 잡음 필터장치, 및 연선 제조 방법 KR100753000B1 (ko)

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